Trong mọi trường hợp khi độ ẩm tương đối của bề mặt cảm biến (RH ) trên 90%. Các cảm biến độ ẩm lá được sơn sẽ ghi nhận tín hiệu dương tính giả.
Nhiều nghiên cứu quan trọng của các nhà lãnh đạo trong lĩnh vực nghiên cứu độ ẩm lá và bệnh thực vật cho thấy bạn nên sơn và hiệu chỉnh các cảm biến độ ẩm lá để đo lường chính xác (ví dụ: Gillespie và Duan. 1987; Lau et al., 2000; Sentelhas et al., 2004).
Với cảm biến độ ẩm lá lưới điện trở tiêu chuẩn. Độ ẩm chỉ được phát hiện khi các giọt nước đủ lớn để bắc cầu khoảng trống giữa hai ngón tay trong lưới và làm giảm điện trở hiệu dụng.
Các nhà nghiên cứu đã nhận ra điều này từ lâu và đã cố gắng tìm ra các phương pháp cho phép cảm biến phát hiện các giọt nước nhỏ. Điển hình cho sự hình thành sương. Các phương pháp này bao gồm việc phủ vải lên trên cảm biến cho đến phương pháp tiêu chuẩn hiện nay: sơn bề mặt cảm biến bằng sơn latex. Thay vì nước thực sự bắc cầu các đường dẫn. Điện trở của chính lớp sơn latex thay đổi khi bị ướt. Khiến tín hiệu đầu ra của cảm biến thay đổi.
Xem thêm: Thiết bị kiểm tra ổn định tổng thể
Phương pháp sơn tạo ra kết quả dương tính giả.
Tuy nhiên, phương pháp này có một nhược điểm lớn mà nhiều nhà nghiên cứu có thể không biết đến. Để sơn latex hấp thụ nước và tạo ra sự thay đổi về điện trở. Nó phải có tính chất hút ẩm. Giống như hầu hết các vật liệu hút ẩm khác. Sơn latex không bị ảnh hưởng bởi trạng thái của nước và sẽ hấp thụ hơi nước dễ dàng như nước lỏng. Gillespie và Duan (1987) và Sentelhas et al. (2004) cho rằng hiệu ứng này có thể được giảm thiểu bằng cách nung sơn latex để loại bỏ một số yếu tố hút ẩm. Làm cho cảm biến ít nhạy cảm hơn với hơi nước. Tuy nhiên, ngay cả quy trình chuyên biệt này cũng không loại bỏ hoàn toàn được ảnh hưởng của hơi nước.
Chúng tôi thu thập dữ liệu thực địa bằng cảm biến độ ẩm lá lưới điện trở tiêu chuẩn được sơn bằng sơn latex và nung theo phương pháp của Gillespie và Duan (1987). Nhiệt độ không khí và độ ẩm tương đối (RH) được đo gần cảm biến độ ẩm lá. Và nhiệt độ của chính cảm biến độ ẩm lá được đo bằng cặp nhiệt điện dây mảnh để tính toán độ ẩm tương đối của bề mặt cảm biến (RH s ).
Hình 1 cho thấy điện trở
Hình 1 cho thấy điện trở của cảm biến được vẽ biểu đồ theo RH s . Với cảm biến cụ thể này, điện trở khô khoảng 7000 kΩ. Và bất kỳ điện trở nào nhỏ hơn giá trị cơ bản đó thường được coi là dấu hiệu của cảm biến bị ướt. Rõ ràng từ biểu đồ cho thấy ngay cả cảm biến được xử lý và nung cẩn thận cũng bắt đầu cho kết quả dương tính giả khi độ ẩm tương đối trên khoảng 70%. Trên thực tế, từ Hình 1 cho thấy rằng ở mọi thời điểm khi RH s trên 90%. Đầu dò được sơn đều ghi nhận kết quả dương tính giả.
Hình 1. Điện trở lưới của cảm biến độ ẩm lá loại điện trở được sơn và nung. Theo hàm số độ ẩm tương đối (RH) của bề mặt cảm biến. Dữ liệu được thu thập trong khoảng thời gian 60 ngày vào mùa hè và mùa thu năm 2005. Các khoảng thời gian trong và sau các sự kiện mưa và sương được loại bỏ cẩn thận khỏi tập dữ liệu. Do đó bất kỳ điện trở nào nhỏ hơn mức cơ bản là 7000 kΩ đều là các sự kiện nước lỏng giả.
Một số nhà nghiên cứu khắc phục ảnh hưởng hút ẩm thể hiện rõ trong Hình 1 bằng cách hiệu chuẩn riêng từng cảm biến đã được sơn.
Một phương pháp hiệu chuẩn phổ
Một phương pháp hiệu chuẩn phổ biến là niêm phong từng cảm biến trong một thùng chứa đẳng nhiệt đặt trên một bể nước và ghi lại điện trở của cảm biến ở trạng thái cân bằng trong điều kiện độ ẩm tương đối 100%. Giá trị này sau đó được coi là giá trị cơ sở mới. Như người ta có thể hình dung. Đây là một hoạt động tốn nhiều công sức và thời gian.
Phương pháp mới loại bỏ nhu cầu sơn hoặc hiệu chỉnh.
Một cảm biến độ ẩm lá mới được phát triển gần đây ( PHYTOS 31 . METER) sử dụng một phương pháp khác để đo độ ẩm bề mặt. Thay vì đo điện trở giữa các ngón lưới kim loại. Cảm biến này đo hằng số điện môi của bề mặt cảm biến. Với phương pháp điện môi. Các giọt nước không cần phải đủ lớn để nối liền các đường dẫn liền kề. Do đó bất kỳ lượng nước lỏng nào trên bề mặt đầu dò đều được đo. Bất kể kích thước giọt nước là bao nhiêu. Điều này loại bỏ nhu cầu sơn phủ cảm biến.
Các thử nghiệm rộng rãi đã cho thấy không có hiệu ứng hút ẩm nào xuất hiện dưới khoảng 98.5% RH và những hiệu ứng giữa 98.5% và độ bão hòa không đủ lớn để gây ra giá trị dương tính giả. Các cảm biến độ ẩm lá điện môi cũng được hiệu chỉnh riêng lẻ trước khi xuất xưởng để mỗi cảm biến cho kết quả chính xác như nhau. Do đó loại bỏ mọi nhu cầu hiệu chuẩn của người dùng. Hình 2 và 3 lần lượt hiển thị dữ liệu được thu thập bằng cảm biến lưới điện trở được sơn và cảm biến độ ẩm lá điện môi trong giai đoạn bắt đầu của một sự kiện sương đêm điển hình.
Từ Hình 2, rõ ràng là
Từ Hình 2. Rõ ràng là phản ứng hút ẩm của cảm biến được sơn có thể dẫn đến việc ước tính quá cao đáng kể thời gian lá bị ướt (trong trường hợp này. Hơn 1,5 giờ) nếu cảm biến không được hiệu chuẩn riêng lẻ sau khi sơn. Hình 3 hiển thị dữ liệu từ cùng một sự kiện sương được thu thập bằng cảm biến độ ẩm lá điện môi mà không cần sơn hoặc hiệu chuẩn của người dùng. Cảm biến độ ẩm lá điện môi ước tính thấp hơn thời gian lá bị ướt khoảng năm phút.
Hình 2. Điện trở lưới và độ ẩm tương đối bề mặt của cảm biến độ ẩm lá lưới điện trở được sơn và nung trong quá trình bắt đầu sương chiều. Đường ngang đứt đoạn biểu thị điện trở khô của cảm biến. Bất kỳ giá trị nào nhỏ hơn ngưỡng đó đều cho thấy bề mặt bị ẩm. Đường thẳng đứng liền nét biểu thị thời điểm độ ẩm tương đối đạt 100% và khi sương bắt đầu hình thành trên bề mặt cảm biến.
Vùng màu xám giữa đường thẳng
Vùng màu xám giữa đường thẳng đứng đứt đoạn và liền nét biểu thị khoảng thời gian cảm biến lưới xuất ra tín hiệu có nước lỏng (bề mặt ẩm). Nhưng thực tế không có nước.
Hình 3. Tín hiệu đầu ra của cảm biến và độ ẩm tương đối bề mặt của cảm biến độ ẩm lá điện môi chưa qua sử dụng trong giai đoạn bắt đầu sương chiều. Đường ngang đứt đoạn biểu thị tín hiệu đầu ra cơ bản khô của cảm biến. Bất kỳ tín hiệu nào lớn hơn ngưỡng đó đều cho thấy bề mặt bị ẩm. Đường thẳng đứng liền nét biểu thị thời điểm độ ẩm tương đối đạt 100% và khi sương bắt đầu hình thành trên bề mặt cảm biến. Vùng màu xám giữa đường thẳng đứng đứt đoạn và liền nét biểu thị khoảng thời gian
Cảm biến điện môi xuất ra tín hiệu có nước lỏng (bề mặt ẩm). Nhưng thực tế không có nước lỏng nào hiện diện.
Các dữ liệu trình bày ở trên đưa ra lập luận thuyết phục rằng cảm biến độ ẩm lá điện môi mới sẽ cho kết quả chính xác hơn so với cảm biến độ ẩm lá lưới điện trở không sơn hoặc sơn nhưng chưa hiệu chuẩn. Mà không cần phải sơn, nung hoặc hiệu chuẩn riêng lẻ.
Tài liệu tham khảo
Gillespie, TJ, và RX. Duan. “So sánh cảm biến hình trụ và cảm biến dạng tấm phẳng về thời gian ẩm ướt trên bề mặt.” Khí tượng Nông nghiệp và Lâm nghiệp 40, số 1 (1987): 61-70.
Lau, Yewah F., Mark L. Gleason, Narjess Zriba, S. Elwynn Taylor và Paul N. Hinz. “Ảnh hưởng của lớp phủ. Góc triển khai và hướng la bàn đến hiệu suất của cảm biến độ ẩm điện tử trong thời kỳ có sương.” Bệnh thực vật 84, số 2 (2000): 192-197.
Sentelhas, PC, JEBA Monteiro, và TJ Gillespie. “Cảm biến thời gian ẩm ướt của lá điện tử: tại sao nó nên được sơn.” Tạp chí Sinh học Khí tượng Quốc tế 48. Số 4 (2004): 202-205.
(Theo trang https://metergroup.com/)